数学与爆炸力学交叉融合会怎样？——答案就在这个论坛上

文/胡月

一般人看来,数学与爆炸力学是完全不沾边的两门科学,它们能扯上什么关系?

可是科学家也许就不同于一般人,他们一旦脑洞大开,就能打开新世界的大门。

比如,Navier-Stokes(N-S)方程是数学与爆炸力学中最经典的理论模型,该模型的求解和应用是目前数学与爆炸力学领域的热点和极具挑战的研究课题。

由于Navier-Stokes方程的千禧年问题和爆炸力学的紧密的关联性,北京理工大学数学与统计学院牵头主办,机电学院协办了一场“2023数学与爆炸力学学科交叉融合博士生学术论坛”,该论坛是北京理工大学数学与统计学院边东芬主持的校级研究生教改项目,参与者为北京理工大学机电学院韩文虎和孙渊博、数学与统计学院赵泽华。

这场6月17日至18日在北京举行的学术论坛,将数学和爆炸力学学科交叉融合,同时将相关领域的专家和博士生联合起来,通过知识体系的交叉融合,打开思路,突破瓶颈,期望攻克该千禧年问题或者其相关问题,并将成果应用于爆炸力学领域。同时拓展博士生的视野,提升博士生的科研能力和创新水平,培养一批高素质全面发展的科研人才。

先来看看这场论坛都有哪些学术“大腕”参加吧。中科院院士、北京应用物理与计算数学研究所郭柏灵;杰出青年基金获得者、中国科学院数学与系统科学研究院黄飞敏;杰出青年基金获得者、北京大学数学科学学院章志飞……阵容够强大吧?

这次学术论坛主要议题是围绕数学与爆炸力学交叉领域的前沿基础科学问题,重点针对美国克雷数学研究所提出的关于N-S方程的千禧年问题展开讨论。来自中国科学院数学与系统科学研究院、北京大学、清华大学、重庆大学、首都师范大学等科研院所以及高等院校的著名数学物理方程、流体力学、爆炸力学等方面的专家和学者交流流体力学方程、非线性发展方程与无穷维动力系统等方面的应用及相关课题进交流和研讨。

那么,这些专家学者在论坛上,针对数学和爆炸力学学科交叉融合问题给出了哪些“答案”呢?从他们的报告题目中就可看出一二。

郭柏灵院士在《某些非线性发展方程的自相似爆破解》报告中谈到,某些非线性发展方程的自相似爆破解,其中包括二维Zakharov方程、三维Navier-Stokes方程和Euler方程,以及具有超临界能量非聚焦的非线性Schrodinger方程。

燃烧化学反应机理往往包含上百个组分和上千个基元反应,如何提取其中关键反应路径并构建简化模型是燃烧化学研究的重点与难点。清华大学燃烧能源中心、能源与动力工程系梁文恺在《基于详细化学反应机理的爆炸理论分析》报告中介绍了基于详细化学反应机理构建燃烧宏观现象(例如点火、爆炸等)模型的理论分析方法。氢气作为一种易燃易爆气体,其存储和运输的安全性受到广泛关注。他结合最近燃烧理论的发展,介绍氢气以及氢气添加燃料的爆炸性预测相关研究。同时,还介绍了对于锂电池泄漏气体爆炸相关研究进展。

近年来,人工智能为燃烧、爆炸发展提供了新的研究范式,氢氧混合物爆炸极限在压力-温度空间下呈现出“Z”型的非单调特征,这也许是最能说明链式机理在爆炸中重要作用的现象之一。

北京理工大学博士生李健行在报告中提出一种基于机器学习预测的新方法。具体算法包括逻辑回归,决策树,随机森林,前馈神经网络和支持向量机。他们经过研究发现,在训练数据充足、超参数最优的情况下,五种方法的预测精度均在88%以上。实现了对爆炸极限的快速、准确预测。该方法进一步可以推广应用于更复杂碳氢燃料爆炸特性的预测。此外,他们基于高精度计算分析了氢氧混合物在二维爆轰传播过程中非均匀浓度梯度的影响。发现随着非均匀性和浓度梯度扰动的增加,爆轰由一开始的相对稳定和多头爆轰模式转变为不稳定,单头爆轰,直至最后微爆轰的出现。

报告很多,就不一一例举了。

怎么样?论坛够精彩吧?学术报告够劲爆吧?你是不是也脑洞大开了呢?